DE19543386C1

DE19543386C1 - Wideband optical signal transmission device

Info

Publication number: DE19543386C1
Application number: DE19543386A
Authority: DE
Inventors: Markus Stark
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2015-11-22

Abstract

The device is used for the transmission of wideband optical signals between a receiver (1) and a relatively displaced transmitter (2), coupled via a curved optical conductor (3), along which the transmitter is moved. The light conductor is interrupted at one or more points, with the propagation time of the light signals from this point to the receiver being equal for both propagation directions. Preferably the light conductor is formed as a closed ring.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur breitbandigen optischen Signalübertragung zwischen einer Empfangseinheit und einer relativ dazu beweglichen Sendeeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 44 21 616 A1 bekannt ist.The invention relates to a device for broadband optical signal transmission between a receiving unit and one relative to it movable transmission unit according to the preamble of claim 1, as from the DE 44 21 616 A1 is known.

Vielfach werden optische Übertragungsstrecken zur Kommunikation zwischen bewegten Komponenten eingesetzt. Um die Unabhängigkeit von Umgebungseinflüssen oder auch der Streckenführung zu erreichen, können die optischen Signale in einem Lichtleiter geführt werden. Dabei führt die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes zu einer ortsabhängigen Verzögerung des Signals. Meist hat eine solche Verzögerung keinen Einfluß auf die Übertragungsqualität. Bildet die Bahn der Bewegung jedoch eine geschlossene Kurve, so ist eine Überlappung von Anfang und Ende unvermeidbar, sofern kein Ausfall der Übertragung in dieser Position in Kauf genommen werden kann. Damit ergibt sich am Anfang und gleichzeitig am Ende des Lichtleiters im Empfänger eine Überlagerung von zwei Signalen. Das erste Signal erreicht nach kurzer Strecke und damit auch kurzer Zeit den Empfänger. Das zweite Signal erreicht nach dem Durchlaufen einer längeren Strecke und damit mit großer Verzögerung den Empfänger. Beide Signale werden nun überlagert und ergeben ein falsches Summensignal. Damit wird die Übertragung negativ beeinflußt. Insbesondere bei hohen Frequenzen, bei denen die Signallaufzeit gleich der halben Periodendauer ist, ergibt sich eine Auslöschung des Signals. Eine sinnvolle Datenübertragung ist hier nicht mehr möglich.Optical transmission links are often used Communication between moving components used. To independence from environmental influences or too to achieve the route, the optical Signals are guided in an optical fiber. Here leads the finite Speed of propagation of light to one location-dependent delay of the signal. Mostly has one such delay does not affect the Transmission quality. Forms the path of movement however, a closed curve is an overlap inevitable from the beginning and end, provided there is no failure accepted the transfer in this position can be. This results in the beginning and at the same time at the end of the light guide in the receiver Superposition of two signals. The first signal reached after a short distance and thus also a short time the recipient. The second signal reaches after Going through a long distance and therefore with a long one Delay the recipient. Both signals are now superimposed and give a wrong sum signal. In order to the transmission is adversely affected. Especially at high frequencies where the signal propagation time is equal to half the period, one results Cancellation of the signal. A sensible one Data transmission is no longer possible here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE 44 21 616 A1 bekannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die Datenübertragung mit höherer Bandbreite erfolgen kann.The invention is based on the object the device known from DE 44 21 616 A1 train that data transfer can be done with higher bandwidth.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution to this Task is specified in claim 1. Beneficial Further training is the subject of the subclaims.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß eine gewünschte Unabhängigkeit der Bandbreite von den Signallaufzeiten nur dann erreicht werden kann, wenn verhindert wird, daß Signale auf mehreren Wegen mit unterschiedlichen Laufzeiten den Empfänger erreichen. Dies bedeutet, daß die Unabhängigkeit der Bandbreite von den Signallaufzeiten gewährleistet ist, sofern nur ein einziges Signal den Empfänger erreicht. The invention is based on the idea that a desired independence of the bandwidth from the Signal delays can only be achieved if is prevented that signals in several ways with different terms to reach the recipient. This means that bandwidth independence is guaranteed by the signal propagation times, if only a single signal reaches the receiver.

Die Trennstelle befindet sich an der Stelle der Kurve, von der aus die Signallaufzeiten in allen Ausbreitungsrichtungen zum Empfänger gleich groß sind. Somit erreicht bei der Position des Senders über der Trennstelle das Licht auf beiden Wegen den Empfänger. Hier sind die Signallaufzeiten exakt gleich groß und es ergibt sich keine Signalverzerrung. Bei allen anderen Positionen des Senders breitet sich das Licht auf einem Weg zum Empfänger und auf dem anderen Weg zur Trennstelle aus, wo es absorbiert wird. Somit gibt es nur einen Lichtweg vom Sender zum Empfänger. Hier ist eine Signalübertragung mit wesentlich höherer Bandbreite möglich.The separation point is located at the Curve from which the signal propagation times in all directions of propagation are the same size to the recipient. Thus reached at the position of the transmitter above the Separate the light from the receiver in both ways. Here the signal transit times are exactly the same size and it is there is no signal distortion. With everyone else Positions of the transmitter spreads the light on one Path to the recipient and on the other path to Separation point from where it is absorbed. So there is only one light path from the transmitter to the receiver. Here is a signal transmission with much higher Bandwidth possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung (Ansprüche 3 und 4) werden die optischen Signale am Ort des Empfängers mit zwei optoelektrischen Wandlern in elektrische Signale umgesetzt. Dazu wird der Lichtleiter am Ort des Empfängers unterbrochen und in jeden der Zweige ein Wandler eingefügt. Unterbrechung bedeutet hier nicht unbedingt ein mechanisches Auftrennen des Mediums. Vielmehr muß sichergestellt werden, daß eine optische Trennung erfolgt, so daß ein Übertreten des Lichtes von einem Zweig in den anderen Zweig mit einer hohen Dämpfung behaftet ist.In an advantageous embodiment (claims 3 and 4) the optical signals at the location of the receiver two optoelectric converters converted into electrical signals. To do this, the light guide is interrupted at the location of the receiver and a converter in each of the branches inserted. Interruption does not necessarily mean here mechanical separation of the medium. Rather, it must ensure that there is an optical separation takes place so that a crossing of the light from one branch in the other branch with a high Damping is affected.

Mittels einer Verknüpfungsschaltung, die aus einem analogen Addierer oder auch aus einer digitalen Verknüpfungsschaltung bestehen kann, werden die beiden Signale der optoelektrischen Wandler überlagert. Sind die Verbindungen der Wandler zur Verknüpfungsschaltung ebenfalls mit Laufzeiten behaftet, oder besitzen diese Wandler unterschiedliche Laufzeiten, so muß dieses bei der Positionierung der Trennstelle im Übertragungsmedium mit berücksichtigt werden, so daß die gesamte Signallaufzeit in beiden Wegen von der Trennstelle bis zur Verknüpfungsschaltung gleich groß ist.By means of a logic circuit consisting of a analog adder or from a digital Logic circuit can exist, the two Signals of the optoelectric converter superimposed. Are the Connections of the transducers to Link circuit also with terms or have these transducers different terms, this must be the case with the Positioning the separation point in the transmission medium are taken into account, so that the entire signal runtime in both ways from the separation point to the logic circuit is the same size.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung (Anspruch 5) ist der Lichtleiter derart ausgebildet, daß sich an der Trennstelle, oder falls vorhanden an beiden Trennstellen eine geringfügige Überlappung der beiden Zweige des Lichtleiters ergibt. Damit ist sichergestellt, daß von jedem Punkt der Kurve Licht von der Sendeeinheit zur Empfangseinheit übertragen werden kann. Auf jeden Fall muß die Stelle der Überlappung derart gestaltet werden, daß sie eine einwandfreie Trennung der Kurvenzweige sicherstellt, so daß kein Licht von einem Zweig der Kurve in den anderen übertreten kann.In a further advantageous embodiment (claim 5) the light guide is designed such that at the separation point, or if present a slight overlap of the two separation points results in two branches of the light guide. So that is ensures that light from every point of the curve the transmitting unit are transmitted to the receiving unit can. In any case, the point of overlap be designed so that they are flawless Separation of the curve branches ensures that no Light passed from one branch of the curve to the other can.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Lichtleiter als lichtleitende Faser ausgeführt. Dies kann z. B. eine Glasfaser oder auch eine Kunststoffaser sein (Anspruch 7).In an advantageous embodiment, the light guide designed as a light-guiding fiber. This can e.g. B. a glass fiber or one Be plastic fiber (claim 7).

Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich, indem die Faser mit einem fluoreszierenden Farbstoff dotiert ist, so daß die Einkopplung von Licht an jeder Position der Sendeeinheit entlang der Kurve in die Faser besonders einfach wird (Anspruch 8).A further embodiment results from the fiber is doped with a fluorescent dye, so that the coupling of light at any position of the Sending unit along the curve in the fiber especially becomes easy (claim 8).

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments Described with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 Lichtleiter mit einer Trennstelle, Fig. 1 optical fiber with a separation point,

Fig. 2 Vorrichtung mit zwei Trennstellen und zwei optoelektrischen Wandlern und Fig. 2 device with two separation points and two optoelectric converters and

Fig. 3 Signal-Laufzeit-Diagramm. Fig. 3 signal transit time diagram.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung bestehend aus einer Empfangseinheit 1 sowie einer Sendeeinheit 2, die durch einen zu einer geschlossenen Kurve geformten Lichtleiter 3 verbunden sind. Die Sendeeinheit kann sich entlang dieser Kurve relativ zur Empfangseinheit bewegen. Wichtig ist hier die relative Bewegung zueinander. Fig. 1 shows an arrangement consisting of a receiving unit 1 and a transmitting unit 2 that are connected by a molded into a closed curve light conductor 3. The sending unit can move along this curve relative to the receiving unit. The relative movement to one another is important here.

Ebenso kann sich die Empfangseinheit 1 zusammen mit dem Lichtleiter 3 gegenüber der Sendeeinheit 2 bewegen. Der Lichtleiter 3 ist an der Stelle 4 unterbrochen, von der aus die Laufzeiten der Signale in beiden Zweigen der Kurve gleich lang sind.Likewise, the receiving unit 1 can move together with the light guide 3 relative to the transmitting unit 2 . The light guide 3 is interrupted at point 4 , from which the transit times of the signals in both branches of the curve are of equal length.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine weitere Anordnung. Hier befinden sich in der Empfangseinheit 1 zwei optoelektrische Wandler 6 und 7, denen jeweils ein Zweig der Kurve zugeordnet ist. Zwischen den beiden Wandlern ist der Lichtleiter 3 unterbrochen, so daß kein Licht von einem in den anderen Kurvenzweig gelangen kann. Fig. 2 shows an example of another arrangement. Here there are two optoelectric converters 6 and 7 in the receiving unit 1 , each of which is assigned a branch of the curve. The light guide 3 is interrupted between the two transducers, so that no light can get from one to the other curve branch.

Fig. 3 verdeutlicht die Auswirkungen der Addition von Signalen mit unterschiedlicher Laufzeit. Kurve a) zeigt das Originalsignal. Das Signal in Kurve b) ist nur geringfügig gegenüber Signal a) verzögert. Die Addition bzw. Überlagerung der beiden Kurven ergibt ein Signal nach Kurve c). Dieses Signal besitzt nur geringe Verzerrungen und kann in der Empfangseinrichtung einfach ausgewertet werden. Eine völlig andere Situation ergibt sich bei einer stärkeren Verzögerung des zweiten Signals, wie es in der Kurve d) dargestellt ist. Das Ergebnis der Addition ist in Kurve e) aufgetragen. Der Kurvenverlauf ist nicht mehr eindeutig interpretierbar. Besonders kompliziert wird die Auswertung bei der aus der DE 44 21 616 A1 bekannten Vorrichtung, da sich die Signalform in weiten Bereichen, abhängig von der Position des Senders zum Empfänger ändern kann. So kann die Signalform beispielsweise abhängig von der Position alle Formen zwischen den Kurven c) und e) annehmen. Fig. 3 illustrates the effects of the addition of signals of differing duration. Curve a) shows the original signal. The signal in curve b) is only slightly delayed compared to signal a). The addition or superposition of the two curves results in a signal according to curve c). This signal has only slight distortions and can be easily evaluated in the receiving device. A completely different situation arises with a greater delay in the second signal, as shown in curve d). The result of the addition is plotted in curve e). The course of the curve can no longer be clearly interpreted. The evaluation is particularly complicated in the device known from DE 44 21 616 A1, since the signal shape can change over a wide range, depending on the position of the transmitter to the receiver. For example, depending on the position, the signal shape can assume all shapes between curves c) and e).

Claims

1. Device for broadband optical signal transmission between a receiving unit and a transmitting unit movable relative thereto, which are optically coupled to one another by a light guide shaped into a curve, along which the transmitting unit is moved, characterized in that the light guide is interrupted at least at the point, from which the transit times of optical signals in both directions of the light guide to the receiver are the same.

2. Device according to claim 1, characterized in that the light guide to a closed curve is shaped.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving unit at least two optoelectric converters for implementing the optical signals from the respective halves of the Transmission medium into electrical signals and a Linking circuit for the electrical connection of the Has signals.

4. The device according to claim 3, characterized in that the light guide interrupted between the two optoelectric converters is, so that each converter only light from the half of the light guide assigned to it receives.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light guide on at least one of the interruptions is a minor one Has overlap of the curve branches, so that a optical transmission at every point of the curve is ensured, but at the location of the interruptions no light from one branch to the other can cross.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the light guide on Make the interruption complete without reflection is.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light guide as light-conducting fiber is executed.

8. The device according to claim 7, characterized in that the light-guiding fiber doped with a fluorescent dye is.